專利名稱：一種采用特殊金屬結合劑制備金剛石切割片的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備金剛石切割片的方法，一種采用特殊金屬結合劑制備金剛石切割片的方法。
背景技術：
金剛石的高硬度和優(yōu)良的物理機械性能使金剛石切割片成為加工各種堅硬材料不可缺少的材料。金剛石工具是將金屬粉末和人造金剛石顆粒相混合，經壓制、燒結而成。 胎體使用單元素粉末的混合粉時，存在以下缺點燒結溫度高、元素合金化不充分，燒結不能完全致密化等。因此，預合金粉末得到廣泛應用。金屬粉末目前用量較大的是電解銅粉、還原鐵粉、還原鈷粉等。鈷粉用作胎體有許多優(yōu)越性，但其價格昂貴，在使用上受到限制。專利文獻CN1209173A公開了“預制合金粉末及其在金剛石車刀制造中的應用”，該發(fā)明中的預制合金粉末含有10 80%Fe、最高達 40%Co、最高達60%Ni和最高達15°觀，] 代表]\111、(》、41、]\10和Ti等元素中的一種或多種， 優(yōu)選的狗含量至少為30%，Co含量為30%、Ni含量為10-30%，M含量為5%。這種預合金粉末可以使金剛石車刀具有很高的硬度，但此預合金粉末中貴金屬鈷和鎳的含量高，成本較大，因此不能被廣泛應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了具有成本低、易于加工等優(yōu)點的一種采用特殊金屬結合劑制備金剛石切割片的方法。本發(fā)明包括以下步驟
(1)按預合金粉末10-15%、Cu 22-30%,Sn 3-12%,Fe 25-40%、TFe 10-15% 和 Zn 3-6%, W 5-10%、Mn l-3%,PFe 0. 1-0.洲的質量百分比稱取原材料，然后將上述原材料在機械式混合機中進行充分的混合球磨，得到特殊金屬結合劑；所述預合金粉末的質量百分比組成為 Fe 45-55%、Ni 5-10%,Cu 25-35%、Co 5-10% ；
(2)將步驟(1)得到的特殊金屬結合劑與金剛石按1:0.125-0. 25的重量比混合；
(3)添加質量為步驟(2)得到特殊金屬結合劑與金剛石混合粉末質量8%的成型劑，混合均勻，風干；所述成型劑為聚乙二醇成型劑或橡膠成型劑；
(4)將步驟(3)風干的粉末裝入事先準備好的鋼模，在壓力為IlMpa下冷壓；
(5)在765-795°C下熱壓燒結5_6小時制成高致密的薄片；
(6)將薄片進行磨削加工，制成切割片。預合金粉末的制備采用高壓水霧化法。高壓水霧化是將金屬塊在熔爐中熔化，然后將合金液傾入帶有漏眼的中間包，合金液落下的同時被高壓水打擊粉碎，快速凝固成合金粉末，并在積粉罐內收集，收集的粉末經脫水干燥、還原退火、篩分，得到預合金粉。添加羰基鐵粉，可以達到與添加鈷粉相近的性能。所以用羰基鐵粉代替成本昂貴的鈷粉，既能保證產品的性能，又能降低成本。
將預合金粉末作為主要成分，配以經過還原處理的金屬單質粉末可調整切割片的硬度和抗彎強度，使切割片胎體更容易控制和調整；添加適量的鋅、鎢、錳或磷，既能降低銅合金的燒結溫度，又能使人造金剛石的潤濕效果得到改善，提高合金化程度。熱壓燒結可使用鐘罩爐、連續(xù)爐、鄭州爐(下頂式)。采用機械式混合機進行混合球磨，使金屬在質地軟的預合金表面形成機械鑲嵌和組織間的擴散，達到預合金的要求。采用上述技術方案所產生的有益效果在于
1、將鐵、鎳、銅、鈷這四種金屬單質，經高溫冶煉后再制成金屬粉末所得到的預合金粉末，有優(yōu)良的成分均勻性和足夠的燒結反應活性。2、減少了貴金屬的加入量，降低了金屬結合劑的成本。3、特殊金屬結合劑在金剛石切割片中應用，可降低燒結溫度(765_795°C)、縮短燒結時間(5-6小時)，延長切割片的使用壽命(170-230米)、提高切割片鋒利度(1. 2-1. 7米/ min)，從而大大的降低了切割片的成本。
具體實施例方式實施例1
(1)按預合金粉末15%、TFe (羰基鐵粉)10%、Cu 22%, Fe 40%、Sn 3%、Zn 3%、Mn 1. 9%、W 5%、PFe 0. 1%的質量百分比稱取原材料，然后將上述原材料在機械式混合機中進行充分的混合球磨，得到特殊金屬結合劑；所述預合金粉末的質量百分比組成為Fe 45%、Ni 10%、 Cu 35%、Co 10% ；
(2)將步驟(1)得到的特殊金屬結合劑與金剛石按1:0.125的重量比混合；
(3)添加質量為步驟(2)得到特殊金屬結合劑與金剛石混合粉末質量8%的橡膠成型劑，混合均勻，風干；
(4)將步驟(3)風干的粉末裝入事先準備好的鋼模，在壓力為IlMpa下冷壓；
(5)在765°C條件下，高溫燒結5小時；
(6)將薄片進行磨削加工，制成切割片。對本實施例的切割片鋒利度和使用壽命進行檢測，檢測結果如表1所示。實施例2
除以下參數改變外，其他步驟同實施例1。步驟(1)中，原材料的質量百分比為預合金粉末 17%、TFe 10%、Cu 30%、Fe 25%、Sn 3%、Zn 6%、Mn 3.8%、W 5%、PFe 0. 2% ；所述預合金粉末的質量百分比組成為Fe 55%、Ni 10%、Cu 30%、Co 5% ；
步驟(2)中特殊金屬結合劑與金剛石的重量比之比為1: 0. 175 ； 步驟(5)中，燒結溫度為795°C，燒結時間為6小時； 步驟(3)中成型劑為聚乙二醇成型劑。對本實施例的切割片鋒利度和使用壽命進行檢測，檢測結果如表1所示。實施例3
除以下參數改變外，其他步驟同實施例1。步驟(1)中，原材料的質量百分比為預合金粉末 20%、TFe 15%、Cu 22%、Fe 25%、Sn 3%、Zn 3. 8%、Mn 1%、W 10%、PFe 0. 2% ；所述預合金粉末的質量百分比組成為Fe 55%、Ni 10%、Cu 25%、Co 10% ；步驟(2)中特殊金屬結合劑與金剛石的重量比之比為1: 0. 20； 步驟(5)中，燒結溫度為780°C，燒結時間為5. 5小時； 步驟(3)中成型劑為聚乙二醇成型劑。對本實施例的切割片鋒利度和使用壽命進行檢測，檢測結果如表1所示。實施例4
除以下參數改變外，其他步驟同實施例1。步驟(1)中，原材料的質量百分比為預合金粉末 19.8%、TFe 10%、Cu 22%、Fe 25%、Sn 12%、Zn 3%、Mn 3%、W 5%、PFe 0. 2% ；所述預合金粉末的質量百分比組成為Fe 52%、Ni 8%、Cu 35%, Co 5% ；
步驟(2)中特殊金屬結合劑與金剛石的重量比之比為1: 0. 22； 步驟(5)中，燒結溫度為775°C，燒結時間為5小時； 步驟(3)中成型劑為橡膠成型劑。對本實施例的切割片鋒利度和使用壽命進行檢測，檢測結果如表1所示。實施例5
除以下參數改變外，其他步驟同實施例1。步驟(1)中，原材料的質量百分比為預合金粉末 30%、TFe 10%、Cu 22%、Fe 25%、Sn 3%、Zn 3%、Mn 1.8%、W 5%、PFe 0. 2% ；所述預合金粉末的質量百分比組成為Fe 50%、Ni 10%、Cu 35%, Co 5% ；
步驟(2)中特殊金屬結合劑與金剛石的重量比之比為1: 0. 25； 步驟(5)中，燒結溫度為775°C，燒結時間為5. 5小時； 步驟(3)中成型劑為聚乙二醇成型劑。對本實施例的切割片鋒利度和使用壽命進行檢測，檢測結果如表1所示。表 權利要求
1. 一種采用特殊金屬結合劑制備金剛石切割片的方法，其特征在于其包括下述步驟 (1)按預合金粉末 10-15%、Cu 22-30%、Sn 3-12%, Fe 25-40%、TFe 10-15% 和 Zn 3-6%, W 5-10%、Mn 1-3%、PFe 0. 1-0. 2%的質量百分比稱取原材料，然后將上述原材料在機械式混合機中進行充分的混合球磨，得到特殊金屬結合劑；所述預合金粉末的質量百分比組成為 Fe 45-55%、Ni 5-10%,Cu 25-35%、Co 5-10% ；(2)將步驟(1)得到的特殊金屬結合劑與金剛石按1:0.125-0. 25的重量比混合；(3)添加質量為步驟(2)得到特殊金屬結合劑與金剛石混合粉末質量8%的成型劑，混合均勻，風干；所述成型劑為聚乙二醇成型劑或橡膠成型劑；(4)將步驟(3)風干的粉末裝入事先準備好的鋼模，在壓力為IlMpa下冷壓；(5)在765-795°C下熱壓燒結5_6小時制成高致密的薄片；(6)將薄片進行磨削加工，制成切割片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用特殊金屬結合劑制備金剛石切割片的方法，包括下述步驟(1)按預合金粉末10-15%、Cu22-30%、Sn3-12%、Fe25-40%、TFe10-15%和Zn3-6%、W5-10%、Mn1-3%、PFe0.1-0.2%的質量百分比稱取原材料，然后將上述原材料在機械式混合機中進行充分的混合球磨，得到特殊金屬結合劑，所述預合金粉末質量百分比組成為Fe45-55%、Ni5-10%、Cu25-35%、Co5-10%；(2)將步驟(1)得到的金屬粉末與金剛石混合；(3)添加成型劑，混合均勻，風干；(4)冷壓；(5)熱壓燒結制成高致密的薄片；(6)將薄片進行磨削加工，制成切割片。采用特殊金屬結合劑生產的切割片，燒結溫度低、燒結時間短，切割片的使用壽命長、鋒利度好，因此大大的降低了切割片的使用成本。
文檔編號B22F7/00GK102189260SQ20111011535
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權日2011年5月5日
發(fā)明者杜建國, 王晨蘭 申請人:王晨蘭